Диссертация (1090114), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Показатели преломлениядля ПЭ воска (n = 1,51) и для ПК (n = 1,58) различаются не существенно и поэтомучастицы рассеивающей фазы согласно теории Вебера должны иметь достаточнобольшие размеры (более 5,0 мкм).Введение в ПК до 0,5 масс. % окисленного ПЭ воска не приводит кпреобразованию излучения СИД и его спектр остается без изменения.Исследования оптических характеристик композиций ПК + ПЭ воск иполученные данные полностью коррелируют с результатами электронноймикроскопии по оценке структуры.На рис. 4.32 показаны зависимости светопропускания и светорассеяния длякомпозиции на основе ПК от содержания окисленного ПЭ воска.Рис.
4.32 - Зависимость коэффициентов пропускания (1) и светорассеяния (2) отсодержания ПЭ воска в ПКПоказано, что при содержании ПЭ воска в ПК менее 0,2 масс. %светопропускание не изменяется, а светорассеяние не превышает 15%, чтонедостаточно для создания светорассеивающих полимерных материалов наоснове ПК.С увеличением содержания ПЭ воска более 0,25 масс. % изменяетсяструктура полимерного материала, что приводит к снижению светопропускания и293увеличению светорассеяния, достигающее 100% уже при содержании 0,5 масс.
%ПЭ воска.Оптимальное соотношение светопропускания и светорассеяния достигаетсяпри содержании 0,3 масс. % ПЭ воска в ПК при формировании градиентнойструктуры матричного типа, которая обладает необходимым комплексом свойствдля создания светорассеивающих материалов.Таким образом, для создания ДНПКМ с регулируемыми оптическимихарактеристиками в качестве эффективных светорассеивающих элементовструктуры можно использовать нанонаполнители (аэроксид) и дисперсныенаполнители (сульфат бария), а также низкомолекулярные термодинамическинесовместимые с полимерной матрицей органические добавки (окисленный ПЭвоск).В таблице 4.15 приведены оптические характеристики композиций ПК сразличными светорассеивающими элементами структуры.Таблица 4.15 - Оптические характеристики композиций ПК, содержащиеразличные светорассеивающие компонентыСостав композиции,масс.
%ПК2 + 0,3 масс. %ПЭ воскаПК2 + 0,9 масс. %аэроксидаПК2 + 1,4 масс. %сульфата бариясветорассеянияКоэффициентсветопропусканияпоглощенияотражения0,670,50,580,300,690,70,830,250,560,60,890,20Анализ данных таблицы 4.15 показал, что наилучшим сочетаниемоптических характеристик обладает полимерная композиция на основе ПК,содержащая в качестве светорассеивающей добавки 0,3 масс.
% окисленного ПЭвоска. Композиция, содержащая 0,3 масс. % ПЭ воска, имеет светорассеивающийкоэффициент рассеивания ~ 0,67 и светопропускания ~ 0,5, что являетсядостаточным условием для ее применения в качестве светорассеивающегоэлемента в световых приборах.В отличие от дисперсных твердых наполнителей окисленный ПЭ воскулучшает текучесть композиций на основе ПК и снижает температуру294переработки композиций и практически не влияет на температуру стеклованияполимерной матрицы (Тст ≈ 146 – 149оС) и физико-механические свойства(таблица 4.16).Таблица 4.16 - Физико-механические характеристики и эффективная вязкостькомпозиций ПК2 + ПЭ воскСодержаниеПЭ воска,масс.
%Пределтекучести прирастяжении,МПа00,10,20,364636363УлучшениеРазрушающеенапряжениеприрастяжении,МПа62525554реологическихОтносительноеудлинениепри разрыве, %Ударнаявязкость,кДж/м211092949415151515свойствкомпозицииЭффективнаявязкость(Па*с) при280оС иτ =104Па400280270300позволилоснизитьтемпературу переработки на 10 - 15ºС, как при литье под давлением, так и приэкструзии.
Разработанные полимерные композиции на основе ПК + ПЭ воскможно перерабатывать литьем под давлением и экструзией на стандартномоборудовании.Таким образом, наиболее эффективной светорассеивающей и технологическойдобавкой для создания светорассеивающих композиций на основе ПК +люминофор ФЛЖ-7-570 является окисленный ПЭ воск при содержании его ~0,3 масс. %.Рассеянный белый свет от светодиода, необходимый для комфортноговосприятия света по СанПиН [268], можно получить только с применением вструктурелюминесцентныхПКМсветорассеивающихэлементов–неорганических наполнителей и органических добавок с заданными оптическимихарактеристиками.Применение светорассеивающих элементов в структуре люминесцентногоПКМ на основе оптически прозрачных полимерных матриц обеспечиваеткомфорт освещения от энергоэффективных светодиодных световых приборов.2954.4 Технология получения люминесцентной полимерной композиции срегулируемыми оптическими характеристиками на основе поликарбоната соптически активным наполнителем и светорассеивающими добавкамиДля создания нового люминесцентного ДНПКМ на основе ПК в качествеоптически активного наполнителя использовали люминофор марки ФЛЖ-7-570 идля рассеивания света - окисленный ПЭ воск, аэроксид и сульфат бария воптимальных количествах.Исследования показали, что оптические характеристики композиции ПК +люминофор изменяются в зависимости от природы и характеристик вводимыхрассеивающих наполнителей (таблица 4.17).Таблица 4.17 -Светотехнические параметры композиций на основе ПК +3,3 масс.
% люминофора ФЛЖ-7-570 с различными рассеивающиминаполнителямиСодержаниеРассеивающийЦветоваяОсвещенность,наполнителя,наполнительтемпература, Клкмасс %ПЭ воск0,33500760Аэроксид0,93600700Сульфат бария1,44000560Установлено, что значения цветовой температуры и освещенностикомпозиций ПК + 3,3 масс.
% люминофора с ПЭ воском наиболее оптимальны:высокая освещенность (760 лк) и достаточная Тцв (3500). Для аэроксида значенияТцв близка к ПЭ воску, но освещенность ниже на 60 лк. Введение сульфата барияприводит к снижению освещенности до 560 лк.Наиболее эффективной светорассеивающей добавкой является окисленныйПЭ воск при его содержании в композиции ПК+ 3,3 масс. % люминофора ФЛЖ-7570 равным 0,3 масс. %.Структурообразование в трехкомпонентной композиции ПК + люминофор +ПЭ воск может происходить по разным механизмам.
Данные о формировании иизменении параметров структуры композиции на основе ПК при введениилюминофора и ПЭ воска получали методом электронной микроскопии (рис. 4.33).296Рис. 4.33 - Микрофотография структуры ПК + люминофор ФЛЖ-7-570 + ПЭ воскс подсветкой СИД (желтые точки – люминофор)Твердые частицы люминофора в присутствии небольшого содержанияокисленного ПЭ воска достаточно равномерно распределяются в полимернойматрице и имеют средний размер ~ 1,0-2,0 мкм, что и обеспечивает хорошиесветотехнические свойства ДНПКМ, согласно правилу Вебера.Такое улучшение распределения частиц люминофора в ПК может бытьсвязано с тем, что ПЭ воск является эффективной диспергирующей добавкой иповерхностно - активным веществом, снижающим поверхностную энергиютвердых частиц оптически активного наполнителя - люминофора.По данным ИК спектроскопии установлено, что в композициях ПК +люминофор + ПЭ воск не происходит химического взаимодействия междуотдельными компонентами.Спектры излучения люминесцентных композиций ПК + люминофор привведении 0,3 масс.
% окисленного ПЭ воска при подсветке светом синегосветодиода существенно изменяются. На рис. 4.34 приведены спектры излучениялюминесцентных композиций на основе ПК с разным содержанием оптическиактивного наполнителя-люминофора и с 0,3 масс. % светорассеивающей добавки- окисленный ПЭ воск, подсвеченных светом синего светодиода с максимальнойλмакс = 460 нм.297Рис.
4.34 - Эмиссионные спектры излучения ДНПКМ на основе ПК, содержащего2,2 масс. % люминофора ФЛЖ-7-570 (1) и 2,2 масс. % люминофора + 0,3 масс. %ПЭ воска (2), подсвеченные синим светодиодомВведение окисленного ПЭ воска в люминесцентную композицию неизменяет оптических характеристик ПК и люминофора в диапазоне белого света(420 – 710 нм) на диаграмме МКО и не изменяет положения максимума длиныволны для люминофора (570 нм) и СИД (460 нм).При введении 3,3 масс. % люминофора и 0,3 масс.
% ПЭ воскаэффективность излучения люминофора в области максимума длины волны 570нм,характерной для белого свечения на спектре МКО, возрастает с 47 до ~ 97%,причем на спектре без изменения сохраняется пик от источника синегосветодиода при λ = 460нм. Увеличение в ПК содержания люминофора до 4,2 масс.% в присутствие 0,3 масс % ПЭ воска приводит к возрастанию интенсивности приλ = 570 нм до 100% и одновременно к снижению интенсивности пика СИД с 100до 67%.
Введение окисленного ПЭ воска, как добавки, способствующейравномерномудиспергированиюлюминофоравсветопреобразующихкомпозициях, позволяет повысить эффективность его действия и уменьшитьсодержание дорогостоящего люминофора с 7 масс. % до 2,2 масс. % (~ в 3,5 раза)при сохранении спектральных характеристик в области белого свечения (рис.4.35).298Рис.
4.35 - Эмиссионный спектр излучения ДНПКМ на основе ПК, содержащего3,3 масс. % люминофора (1); 3,3 масс. % люминофора и 0,3 масс. % ПЭ воска (2);4,2 масс. % люминофора и 0,3 масс. % ПЭ воска (3); 2,2 масс. % люминофораФЛЖ-7-570 + 0,3 масс. % ПЭ воска + специальная добавка (4), подсвеченногосиним светодиодомТаким образом, только при совместном действии люминофора, какпреобразователя излучения синего диода и окисленного ПЭ воска, повышающегоэффективность его действия и изменяющего светорассеяние, можно создавать наоснове ПК высокоэффективные светопреобразующие и светорассеивающиеДНПКМ [270-272].Цветовая температура и освещенность люминесцентной композиции ПК +люминофор при введении 0,3 масс % ПЭ воска улучшаются: освещенностьвозрастает с 532 до 760 лк – на 30%, а цветовая температура снижается с 4100 до3400 и белое излучение становится более теплым, согласно диаграмме МКО.К недостаткам разработанного ДНПКМ следует отнести значительнуюинтенсивность (до 67%) синего света с λ = 380 – 500 нм в спектре излучения (рис.4.35).Область воздействия синего света в 15 раз более опасна для сетчатки, чемостальная спектральная часть света видимого диапазона [273], а токсическое299действие синего света и риск ослепления с возрастают, так как синий светвызывает «токсический стресс» в сетчатке.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
